KR101877272B1 - 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TSV 공정용 라미네이팅 공정을 수행하기 위한 방법에 관한 것으로서, TSV 공정용 본딩 시스템에 있어서, 내부에 제1로봇암이 구현되는 트랜스퍼 모듈(Transfer Module)과, 상기 트랜스퍼 모듈 일측에 형성되며, EFEM(Equipment Front End Module) 로봇암에 의해 캐리어웨이퍼 및 디바이스웨이퍼를 이송시키는 EFEM(Equipment Front End Module)과, 상기 트랜스퍼 모듈의 타측에 형성되며, 상기 제1로봇암에 의해 캐리어웨이퍼가 이송되어 진공 상태에서 접착필름과 캐리어웨이퍼를 라미네이팅시키는 진공 라미네이팅 모듈 및 상기 트랜스퍼 모듈의 다른 타측에 형성되며, 상기 제1로봇암에 의해 디바이스웨이퍼 및 접착필름과 라미네이팅된 캐리어웨이퍼가 이송되어 상기 디바이스웨이퍼 및 캐리어웨이퍼를 본딩시키는 본딩모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템을 기술적 요지로 한다. 이에 점착척을 이용하여 접착필름 및 캐리어웨이퍼의 진공 라미네이팅이 이루어지고, 캐리어웨이퍼와 디바이스웨이퍼를 본딩함으로써 각 공정 간의 이동 경로(transfer path)를 최소화하여 공정의 효율성을 도모한 이점이 있다.

Description

진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템{Bonding system using vacuum laminating}
본 발명은 TSV 공정용 라미네이팅 공정을 이용한 본딩 시스템에 관한 것으로서, 점착척을 이용하여 접착필름 및 캐리어웨이퍼의 진공 라미네이팅이 이루어지고, 캐리어웨이퍼와 디바이스웨이퍼를 본딩함으로써 각 공정 간의 이동 경로(transfer path)를 최소화하여 공정의 효율성을 도모한 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도를 향상시키기 위한 연구는 끊임없이 계속되어 오고 있다. 그러나, 많은 연구자들은 회로 패턴 형성을 위한 노광 장비의 물리적 한계로 인해 기존의 장비 및 방법으로는 집적도를 더 이상 향상시키는 것이 매우 곤란한 현실에 직면하고 있다.
최근, 이러한 반도체 회로의 집적도 향상을 위한 새로운 기술들이 대두되고 있으며, 실리콘관통전극(Through Silicon Via, 이하 "TSV"라고 한다) 공정이 그 중 하나이다.
TSV는 반도체 칩에 미세한 구멍을 뚫고, 동일 칩을 수직으로 적층한 뒤 관통전극으로 연결하는 첨단 적층 기법으로, 집적도 향상을 위한 기술로 최근 몇년 사이 크게 주목받고 있다.
일반적인 TSV 공정은, 화학적 식각을 이용해 웨이퍼(디바이스 웨이퍼)에 비아홀을 형성 후 전극 형성을 위해 비아홀에 도금을 실시하는 것으로서, 비아홀이 형성된 웨이퍼를 수직으로 정렬한 뒤 정렬된 비아홀 내부에 전극을 형성하려면 웨이퍼를 얇게 갈아내는 박화 공정(thinning)이 필수적으로 필요하게 된다.
보통 300mm 웨이퍼의 두께는 780㎛ 정도인데, 이를 TSV 공정에 적용하려면, 웨이퍼의 두께를 50㎛까지 갈아내야 하며, 비아홀을 두꺼운 웨이퍼에 대략 50㎛ 정도로 먼저 형성한 후, 웨이퍼를 갈아내어 비아홀이 드러나는 방식으로 웨이퍼 박화 공정이 진행되게 된다.
이러한 웨이퍼 박화 공정 즉, 디바이스 웨이퍼 박화 공정에 있어서, 디바이스 웨이퍼의 박화 공정의 편의성을 도모하기 위해서, 임시접착제필름을 사용하여 캐리어 웨이퍼(carrier wafer)와 디바이스 웨이퍼(device wafer)를 부착하여 캐리어 웨이퍼의 강성을 통해 디바이스 웨이퍼의 부족한 강성을 보완하여 디바이스 웨이퍼의 박화(thinning) 공정을 수행하고, 용도 완료된 캐리어 웨이퍼의 분리 후, 디바이스 웨이퍼에 남아 있는 이물질 또는 점착 필름을 제거하여 이루어지게 된다.
즉, 임시접착제필름을 절단하고 필링(peeling)하여, 임시접착제필름을 캐리어 웨이퍼에 접착하는 라미네이션(lamination) 공정을 수행한 후, 임시접착제필름이 접착된 캐리어 웨이퍼를 디바이스 웨이퍼에 부착함으로써 본딩공정(bonding)을 수행하고, 상기의 박화 공정이 완료 후 용도 폐기된 캐리어 웨이퍼를 분리하는 디본딩공정(debonding)이 수행되는 것이다.
특히, 종래에는 상기의 라미네이션 공정이 대기압 상태에서 이루어져, 먼지 및 파티클(particle)에 의한 라미네이션 품질 저하의 원인이 되고 있다.
또한, 임시접착제필름의 공급 및 절단 과정에 있어서, 공급 경로가 상대적으로 길어 장비의 대형화 및 복잡화를 초래하고, 임시접착제필름의 낭비되는 요소가 많아 비경제적인 문제점이 있다.
또한, 종래에는 임시접착제필름을 사각형으로 절단하므로, 핸들링이 어려우며, 이를 여러 공정 과정으로 이송하는 동안 처지는 현상이 발생하고, 캐리어 웨이퍼와의 얼라인(align)이 용이하지 않은 단점이 있다.
또한, 임시접착제 필름을 필링하는 공정에 있어서, 임시접착제테이프를 물리적으로 필링하는 경우에는 파티클이 발생하여 보이드(void) 발생의 원인이 되고 있으며, 접착테이프를 이용하여 필링하는 경우에는 접착테이프에 대한 비용이 발생하며, 이에 대한 교체 작업이 수작업으로 이루어져 생산효율을 저하시키는 원인이 되고 있다.
또한, 임시접착제 필름을 필링하는 공정에 있어서, 임시접착제필름 상측에서 물리적으로 필링하는 경우, 접착면에 파티클이 떨어지게 되어, 보이드 발생의 원인이 되고 있다.
또한, 종래에는 임시접착제필름 상측에서 필링을 수행하게 되어, 필링된 임시접착제필름 상에 파티클이 떨어지게 되어, 라미네이팅 품질의 저하를 초래하고 있다.
또한, 종래의 이러한 전체적인 공정 레이아웃은, 임시접착제필름의 공급, 절단 및 필링, 그리고 이를 얼라인 후 캐리어 웨이퍼에 라미네이팅, 그리고 본딩, 디본딩 공정이 매우 복잡하며, 이에 따른 장치가 복잡하고, 대형화되어 장치의 유지 관리 및 보수가 까다롭고, 전체 공정 과정이 비효율적이며, 이에 따른 쓰루풋(throughput)이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 점착척을 이용하여 접착필름 및 캐리어웨이퍼의 진공 라미네이팅이 이루어지고, 캐리어웨이퍼와 디바이스웨이퍼를 본딩함으로써 각 공정 간의 이동 경로(transfer path)를 최소화하여 공정의 효율성을 도모한 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템의 제공을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, TSV 공정용 본딩 시스템에 있어서, 내부에 제1로봇암이 구현되는 트랜스퍼 모듈(Transfer Module)과, 상기 트랜스퍼 모듈 일측에 형성되며, EFEM(Equipment Front End Module) 로봇암에 의해 캐리어웨이퍼 및 디바이스웨이퍼를 이송시키는 EFEM(Equipment Front End Module)과, 상기 트랜스퍼 모듈의 타측에 형성되며, 상기 제1로봇암에 의해 캐리어웨이퍼가 이송되어 진공 상태에서 접착필름과 캐리어웨이퍼를 라미네이팅시키는 진공 라미네이팅 모듈 및 상기 트랜스퍼 모듈의 다른 타측에 형성되며, 상기 제1로봇암에 의해 디바이스웨이퍼 및 접착필름과 라미네이팅된 캐리어웨이퍼가 이송되어 상기 디바이스웨이퍼 및 캐리어웨이퍼를 본딩시키는 본딩모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템을 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 본딩모듈은, 진공 상태에서 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 진공 라미네이팅 모듈 또는 상기 본딩모듈에 제1로봇암에 의한 캐리어웨이퍼 또는 디바이스웨이퍼의 이송시 버퍼모듈을 통과하도록 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 진공 라미네이팅 모듈 및 상기 본딩모듈 사이에 진공모듈이 구비되며, 상기 진공모듈 내부에는 제2로봇암이 구현되어, 상기 진공 라미네이팅 모듈 또는 상기 본딩모듈에 캐리어웨이퍼 또는 디바이스웨이퍼를 이송시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 진공모듈과 상기 트랜스퍼 모듈 사이에는 버퍼모듈이 더 형성되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 트랜스퍼 모듈의 또 다른 타측에는, 상기 진공 라미네이팅을 위한 접착필름의 컷팅과 필링을 위한 컷팅모듈 및 필링모듈이 형성되며, 컷팅 및 필링된 접착필름은 상기 제1로봇암 또는 제2로봇암에 의해 상기 진공 라미네이팅 모듈에 운반되도록 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 컷팅 및 필링된 접착필름은 상기 제1로봇암 또는 제2로봇암에 의해 링크(link) 또는 언링크(unlink)되는 점착척에 의해 운반되도록 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 점착척은, 상하로 관통되는 핀홀이 형성되며, 하부에 부타디엔 점착부가 구비되거나, 상부에 진공점착을 위한 상부척이 더 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 진공 라미네이팅 모듈 또는 본딩모듈은 복수개로 구현되는 것이 바람직하다.
본 발명은 점착척을 이용하여 접착필름 및 캐리어웨이퍼의 진공 라미네이팅이 이루어지고, 캐리어웨이퍼와 디바이스웨이퍼를 본딩함으로써 각 공정 간의 이동 경로(transfer path)를 최소화하여 공정의 효율성을 도모한 효과가 있다.
또한, 전체적인 공정 레이아웃이 단순화되어 장치의 구성이 간단하며, 장치의 소형화에 따른 효율적인 공간 활용이 가능하도록 하며, 장치의 유지, 관리 및 보수가 용이하여, 비용이 절감되며, 쓰루풋을 상승시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 진공상태에서 접착필름 및 캐리어웨이퍼의 라미네이팅이 이루어지게 되므로, 먼지 및 파티클 발생을 최소화하여 고품질의 라미네이팅의 구현이 가능하도록 한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 점착척을 이용함으로써, 접착필름의 공급 및 절단 경로가 짧아 장비의 소형화 및 단순화시켜 공정비용이 절감되며, 접착필름의 낭비를 최소화하여 생산비용을 절감시키게 된다.
또한, 접착필름을 원형으로 절단함으로써, 점착척 작동을 위한 로봇암의 핸들링이 용이하며, 접착필름의 절단과 거의 동시에 점착척을 이용하여 접착필름의 이송이 이루어지면서 라미네이터로 투입되어 공정 시간이 획기적으로 단축되며, 접착필름의 장력이 일정하게 유지되어 캐리어웨이퍼와의 얼라인이 용이하면서 라미네이팅 품질을 더욱 향상시키는 효과가 있다.
또한, 접착롤러에 의한 필링은, 필링을 위한 접착테이프 등의 사용과는 달리 파티클 발생에 따른 보이드 발생을 최소화할 수 있고, 접착테이프 구비를 위한 유지관리비가 절감되며, 생산효율을 향상시켜 쓰루풋을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 접착롤러에 의한 접착필름의 필링이 접착필름의 하측에서 이루어져 파티클 발생을 최소화시켜 보이드 발생을 억제하여 라미네이팅 품질을 더욱 향상시키는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3 - 본 발명에 따른 진공 라미네이팅에 의한 본딩 시스템의 실시예를 나타낸 도.
도 4 내지 도 13 - 본 발명에 따른 진공 라미네이팅 공정 순서 및 장치의 주요부에 대한 모식도.
본 발명은 반도체 소자의 집적도를 향상시키기 위한 실리콘관통전극(Through Silicon Via, 이하 "TSV"라고 한다) 공정에서의 라미네이팅 공정 및 본딩 공정을 구현할 수 있는 본딩 시스템에 관한 것이다.
특히, 디바이스웨이퍼의 강성 유지를 위한 캐리어웨이퍼(20)에 접착필름을 효율적으로 라미네이팅하고, 이를 디바이스웨이퍼와 본딩시키기 위한 것으로서, 먼지 및 파티클 발생의 억제를 위한 고품질의 라미네이팅 및 본딩을 위한 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템에 관한 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 진공 라미네이팅에 의한 본딩 시스템의 실시예를 나타낸 도이고, 도 4 내지 도 11은 본 발명에 따른 진공 라미네이팅 공정 순서 및 장치의 주요부에 대한 모식도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 점착척(300)을 이용하여 접착필름(10) 및 캐리어웨이퍼(20)의 진공 라미네이팅이 이루어지고, 캐리어웨이퍼(20)와 디바이스웨이퍼를 본딩함으로써 각 공정 간의 이동 경로(transfer path)를 최소화하여 공정의 효율성을 도모한 것이다.
또한, 전체적인 공정 레이아웃이 단순화되어 장치의 구성이 간단하며, 장치의 소형화에 따른 효율적인 공간 활용이 가능하도록 하며, 장치의 유지, 관리 및 보수가 용이하여, 비용이 절감되며, 쓰루풋을 상승시킨 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 진공상태에서 접착필름(10) 및 캐리어웨이퍼(20)의 라미네이팅이 이루어지게 되므로, 먼지 및 파티클 발생을 최소화하여 고품질의 라미네이팅의 구현이 가능하도록 한 것이다.
또한, 본 발명은 점착척(300)을 이용함으로써, 접착필름(10)의 공급 및 절단 경로가 짧아 장비의 소형화 및 단순화시켜 공정비용이 절감되며, 접착필름(10)의 낭비를 최소화하여 생산비용을 절감시키게 된다.
또한, 도시된 바와 같이 본 발명은 접착필름(10)을 원형으로 절단함으로써, 점착척(300) 작동을 위한 로봇암(310)의 핸들링이 용이하며, 접착필름(10)의 절단과 거의 동시에 점착척(300)을 이용하여 접착필름(10)의 이송이 이루어지면서 라미네이터로 투입되어 공정 시간이 획기적으로 단축되며, 접착필름(10)의 장력이 일정하게 유지되어 캐리어웨이퍼(20)와의 얼라인이 용이하면서 라미네이팅 품질을 더욱 향상시키게 된다.
또한, 도시된 바와 같이 본 발명은 접착롤러에 의한 필링이 이루어지게 되며, 필링을 위한 접착테이프 등의 사용과는 달리 파티클 발생에 따른 보이드 발생을 최소화할 수 있고, 접착테이프 구비를 위한 유지관리비가 절감되며, 생산효율을 향상시켜 쓰루풋을 증가시키게 된다.
또한, 도시된 바와 같이 본 발명은 접착롤러에 의한 접착필름(10)의 필링이 접착필름(10)의 하측에서 이루어져 파티클 발생을 최소화시켜 보이드 발생을 억제하여 라미네이팅 품질을 더욱 향상시키게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하고자 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 진공 라미네이팅에 의한 본딩 시스템의 실시예를 도시한 것이고, 도 4 내지 도 11은 본 발명에 따른 진공 라미네이팅 공정 순서 및 장치의 주요부에 대한 모식도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이 본 발명은, 전체적인 진공 라미네이팅 공정 및 본딩 공정의 생산성을 향상시키기 위하여, TSV 공정용 본딩 시스템은 내부에 제1로봇암(610)이 구현되는 트랜스퍼 모듈(Transfer Module)(600)과, 상기 트랜스퍼 모듈(600) 일측에 형성되며, EFEM(Equipment Front End Module) 로봇에 의해 캐리어웨이퍼(20) 및 디바이스웨이퍼를 이송시키는 EFEM(Equipment Front End Module)과, 상기 트랜스퍼 모듈(600)의 타측에 형성되며, 상기 제1로봇암(610)에 의해 캐리어웨이퍼(20)가 이송되어 진공 상태에서 접착필름(10)과 캐리어웨이퍼(20)를 라미네이팅시키는 진공 라미네이팅 모듈(800) 및 상기 트랜스퍼 모듈(600)의 다른 타측에 형성되며, 상기 제1로봇암(610)에 의해 디바이스웨이퍼 및 접착필름(10)과 라미네이팅된 캐리어웨이퍼(20)가 이송되어 상기 디바이스웨이퍼 및 캐리어웨이퍼(20)를 본딩시키는 본딩모듈(900)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
먼저, EFEM(Equipment Front End Module)에 의해 캐리어웨이퍼(20) 및 디바이스웨이퍼가 이송되며, 상기 EFEM에서의 캐리어웨이퍼(20) 및 디바이스웨이퍼의 이송은 EFEM 로봇암(710)에 의해 운반되고, 이송된 캐리어웨이퍼(20) 및 디바이스웨이퍼는 프리 얼라인(pre-align) 되거나, 필요에 의해서 히팅되거나 쿨링될 수 있다.
상기 EFEM 로봇암(710)은 캐리어웨이퍼(20) 또는 디바이스웨이퍼의 운반을 위한 상부척(340) 또는 하부척과 링크(link) 또는 언링크(unlink)되며, 플립(flip)으로 회전하면서 작동되어 좁은 공간 내에서 특정 위치로 용이하게 이송시키도록 한다.
상기 본딩모듈(900)은 상기 진공 라미네이팅 모듈(800)과 유사한 진공 상태에서 구현될 있으며, 먼지 및 파티클에 의한 영향을 최소화하여 고품질의 본딩 작업이 수행되도록 한다.
이러한, 진공 상태에서 구현되는 진공 라미네이팅 모듈(800) 또는 상기 본딩모듈(900)은 제1로봇암(610)에 의한 캐리어웨이퍼(20) 또는 디바이스웨이퍼의 이송시 버퍼모듈(1000)을 통과하도록 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 상압 상태인 트랜스퍼 모듈(600)에서 진공 상태인 진공 라미네이팅 모듈(800) 또는 상기 본딩모듈(900)로 통과 시 온도 또는 압력과 같은 공정 조건의 상태를 완충시킬 수 있도록 버퍼모듈(1000)을 더 구비하도록 한 것이다. 또한 상기 버퍼모듈(1000)에는 점착척(300)이 위치될 수도 있다.
또한, 상기 진공 라미네이팅 모듈(800) 및 상기 본딩모듈(900) 사이에 진공모듈(1100)이 구비되며, 상기 진공모듈(1100) 내부에는 제2로봇암(1110)이 구현되어, 상기 진공 라미네이팅 모듈(800) 또는 상기 본딩모듈(900)에 캐리어웨이퍼(20) 또는 디바이스웨이퍼를 이송시키도록 형성될 수도 있다.
상기 트랜스퍼 모듈(600)과는 별도로 트랜스퍼 모듈(600)의 제1로봇암(610)에 의해 운반된 캐리어웨이퍼(20) 또는 디바이스웨이퍼는 진공모듈(1100) 내부에 위치한 제2로봇암(1110)에 의해 캐리어웨이퍼(20) 또는 디바이스웨이퍼가 진공 라미네이팅 모듈(800) 및 본딩모듈(900)로 운반되도록 하여, 상기 진공 라미네이팅 모듈(800) 및 본딩모듈(900)에서의 진공 상태가 계속적으로 유지되도록 한 것이다.
즉, 상시적으로 진공 라미네이팅 모듈(800) 및 본딩모듈(900)의 진공 상태가 유지되도록 하여 생산성 향상을 도모한 것이다.
이러한 상기 진공모듈(1100)과 상기 트랜스퍼 모듈(600) 사이에는 버퍼모듈(1000)이 형성되어, 상기 트랜스퍼 모듈(600)과 진공모듈(1100) 사이의 진공상태가 완충되도록 한다. 또한, 상기 버퍼모듈(1000)에는 점착척(300)이 위치될 수도 있다.
또한, 상기 트랜스퍼 모듈(600) 또 다른 타측에는, 상기 진공 라미네이팅을 위한 접착필름(10)의 컷팅과 필링을 위한 컷팅모듈(1300) 및 필링모듈(1200)이 형성되며, 컷팅 및 필링된 접착필름(10)은 상기 제1로봇암(610) 또는 제2로봇암(1110)에 의해 상기 진공 라미네이팅 모듈(800)에 운반되도록 형성되게 된다.
상기 접착필름(10)의 컷팅과 필링을 위한 컷팅모듈(1300) 및 필링모듈(1200)은 후술하는 컷팅기(200) 또는 접착롤러에 의해 구현되게 된다.
또한, 상기 컷팅 및 필링된 접착필름(10)은 상기 제1로봇암(610) 또는 제2로봇암(1110)에 의해 링크(link) 또는 언링크(unlink)되는 점착척(300)에 의해 운반되도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 점착척(300)은, 상하로 관통되는 핀홀(330)이 형성되며, 하부에 부타디엔 점착부(320)가 구비되거나, 상부에 진공점착을 위한 상부척(340)이 더 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 점착척(300)에 대해서는 뒤에 더욱 상세히 설명하고자 한다.
한편, 상기 진공 라미네이팅 모듈(800) 또는 본딩모듈(900)은 복수개로 구현되어 생산성 향상을 도모할 수 있으며, 상기 진공 라미네이팅 모듈(800) 및 본딩모듈(900)은 서로 연결되거나 일체형 또는 독립적으로 구현할 수도 있다.
이는 사용환경 및 용도에 따라 본딩모듈(900)과 상관없이 진공 라미네이팅 모듈(800)에 의한 진공 라미네이팅 공정만을 수행할 수 있도록 하였으며, 복수개의 진공 라미네이팅 및 본딩모듈(900)에 의해 캐리어웨이퍼(20) 및 디바이스웨이퍼를 카셋트 형태로 운반시켜 생산성을 더욱 향상시키도록 한 것이다.
즉, 상기 진공 라미네이팅 모듈(800) 또는 본딩모듈(900)의 고장에도 독립적으로 각 모듈이 작동하도록 하여 생산성을 향상시키도록 하였으며, 또한, 본딩모듈(900)에서 2차보호필름을 벗겨낼 수 있도록 할 수도 있다. 기존에는 사각형으로 임시접착제필름을 절단하였으므로, 파티클 문제로 본딩모듈(900)과 라미네이팅 모듈을 분리하는 것이 적절치 않았다.
상술한 바와 같이 본 발명은 크게 3가지 형태의 본딩 시스템의 실시예에 의해 구현될 수 있다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 본딩 시스템의 실시예를 나타낸 것으로서, 트랜스퍼 모듈(600)을 중심으로 일측에 EFEM 모듈(700)이 형성되고, 상기 트랜스퍼 모듈(600)의 타측에 진공 라미네이팅 모듈(800)이 형성되고, 또 다른 타측에 본딩모듈(900)이 형성되며, 상기 트랜스퍼 모듈(600)의 또 다른 타측에는 컷팅모듈(1300) 및 필링모듈(1200)이 형성된 것이다.
즉, 상기 트랜스퍼 모듈(600)을 중심으로 본딩모듈(900) 및 진공 라미네이팅 모듈(800)이 일체형으로 형성된 것이다.
여기에서 진공상태는 진공 라미네이팅 모듈(800) 및 본딩모듈(900)이며, 상기 트랜스퍼 모듈(600) 내부에 위치한 제1로봇암(610)은 버퍼모듈(1000) 내부에 위치한 점착척(300)을 통해 캐리어웨이퍼(20)를 이송시키게 된다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예로 도 2에 도시한 바와 같이, 본딩모듈(900)과 진공 라미네이팅 모듈(800)을 동일한 진공 영역안에 형성하여 생산성을 향상시키도록 한 것이고, 로봇암이 진공 라미네이팅 모듈(800) 및 본딩모듈(900) 사이의 진공모듈(1100) 상에 하나(제2로봇암(1110)), 컷팅과 필링을 위한 트랜스퍼 모듈(600) 영역에 하나(제1로봇암(610))로 두개 형성된 것이며, 중간에는 점착척(300) 이송을 위한 버퍼 모듈이 형성되어 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예로 도 3에 도시한 바와 같이, 진공 라미네이팅 모듈(800)과 본딩모듈(900)을 완전히 별도로 형성한 것으로서, 진공 라미네이팅 모듈(800) 또는 본딩모듈(900)이 각 독립적으로 작동하도록 하여 생산성을 향상시키도록 한 것이다.
또한, 기존에는 사각형으로 접착필름(10)을 절단하였으므로, 진공 라미네이팅 모듈(800)에서만 접착필름(10)을 필링할 수 있었으며, 파티클 문제로 본딩모듈(900)과 진공 라미네이팅 모듈(800)을 분리할 수 없었으나, 본 발명은 원형으로 접착필름(10)을 절단함으로써 본딩모듈(900)에서도 2차보호필름을 벗겨낼 수 있으므로, 본딩모듈(900)과 진공 라미네이팅 모듈(800)을 독립적으로 분리할 수도 있다.
이러한 본 발명에 따른 진공 라미네이팅 방법 및 그 실시예에 따른 본딩 시스템은 전체적인 공정 레이아웃이 단순화되어 장치의 구성이 간단하며, 장치의 소형화에 따른 효율적인 공간 활용이 가능하도록 하며, 장치의 유지, 관리 및 보수가 용이하여, 각 공정 간의 이동 경로(transfer path)를 최소화하여 공정의 효율성을 도모하여 쓰루풋을 상승시키는 이점이 있다.
이하에서는 상기 진공 라미네이팅 모듈(800)에서의 접착필름(10) 및 캐리어웨이퍼(20)의 라미네이팅 및 이의 구현을 위한 접착필름(10)의 절단 및 필링 방법에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 4 내지 도 11은 본 발명에 따른 진공 라미네이팅 공정 순서 및 장치의 주요부에 대한 모식도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 TSV 공정용 진공 라미네이팅 방법은, TSV 공정용 진공 라미네이팅 방법에 있어서, 이송롤러(100)를 이용하여 접착필름(10)을 공급하는 접착필름 공급단계와, 컷팅기(200)를 이용하여 상기 접착필름(10)을 소정의 형상으로 절단하는 접착필름 절단단계와, 상기 소정의 형상으로 절단된 접착필름(10)을 점착척(300) 하부에 점착시키고, 상기 접착필름(10) 하부에 형성된 1차보호필름(12)을 필링하는 1차보호필름 필링단계와, 상기 보호필름이 필링된 접착필름(10)은 상기 점착척(300)에 의해 진공 라미네이터(400)에 이송되어 캐리어웨이퍼(20) 상부에 안착된 후, 상기 점착척(300)은 상기 접착필름(10)으로부터 분리되는 점착척 분리단계와, 상기 캐리어웨이퍼(20) 상부에 안착된 접착필름(10)과 캐리어웨이퍼(20)를 라미네이팅시키는 진공 라미네이팅 단계 및 상기 접착필름(10) 상부에 형성된 2차보호필름(13)을 필링하는 2차보호필름 필링단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은, 롤형태의 접착필름(10)을 이송롤러(100)에 의해 연속적으로 공급하고, 컷팅기(200)를 이용하여 접착필름(10)을 절단한 후, 접착필름(10) 하부에 형성된 1차보호필름(12)을 필링하여 캐리어웨이퍼(20)와 진공 라미네이팅한 후, 나머지 접착필름(10) 상부에 형성된 2차보호필름(13)을 필링함으로써, 캐리어웨이퍼(20)와 접착필름(10)을 진공 라미네이팅시키고자 하는 것이다.
본 발명은 상술한 바와 같이 TSV 공정을 위한 진공 라미네이팅 방법에 관한 것으로서, 상기 TSV 공정은 디바이스웨이퍼에 비아홀을 형성하여 반도체 칩 간의 전기적 신호를 전달하고자 하는 것으로, 이는 비아홀이 드러나도록 600~700㎛ 두께의 디바이스 웨이퍼를 CMP를 이용하여 50㎛ 두께로 만드는 박화 공정(thinning 공정)이 필요하게 되는데, 본 발명은 디바이스 웨이퍼의 박화 공정의 편의성을 도모하기 위한 캐리어웨이퍼(20)와 디바이스웨이퍼와의 본딩 작업을 위해서 캐리어웨이퍼(20) 상에 임시접착제필름(11)을 라미네이팅시키기 위한 것이다.
먼저, 도 4에 도시한 바와 같이, 롤형태로 감겨져 공급되는 접착필름(10)을 이송롤러(100)를 통해 공급하게 된다.
본 발명에서의 접착필름(10)은 도 8에 도시한 바와 같이, 임시접착제필름(11)과, 상기 임시접착제필름(11) 하부에 형성된 1차보호필름(12)과, 상기 임시접착제필름(11) 상부에 형성된 2차보호필름(13)으로 이루어진 3-레이어 접착필름(10)이다.
상기 1차보호필름(12)은 50㎛ 정도의 두께로 PET로 형성되고, 2차보호필름(13)은 25㎛ 정도의 두께로 PET로 형성되고, 임시접착제필름(11)은 25㎛ 정도의 두께로 PET로 형성되며, 상기 임시접착제필름(11) 상면 및 하면에는 접착층이 형성되어 캐리어웨이퍼(20)와 접착되어 라미네이팅되게 된다.
여기에서, 접착필름(10)은 1차보호필름(12) 및 2차보호필름(13)이 모두 부착된 것이거나, 1차보호필름(12) 또는 2차보호필름(13) 중 어느 하나가 먼저 필링된 것을 의미하며, 상기 임시접착제필름(11)은 보호필름이 필링되어 상기 캐리어웨이퍼(20)와 라미네이팅된 것을 의미하나, 설명의 편의상 접착필름(10) 및 임시접착제필름(11)의 사용이 혼용될 수도 있다.
이렇게 이송롤러(100)에 의해 일정한 속도로, 일정한 장력을 유지하면서 상기 접착필름(10)을 공급하게 되는데, 공급된 접착필름(10)은 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 이송롤러(100) 일측에 형성된 컷팅기(200)에 의해 소정 형상으로 절단되게 된다.
상기 컷팅기(200)는 로타리 펀칭 머신(rotary punching machine), 피너컬 컷터(pinnacle cutter), 상기 접착필름(10) 상부 또는 하부에서 바로 수직으로 승하강하면서 제공되는 컷터 등에 의해 구현될 수 있으며, 공정 시스템의 효율적인 공간 활용 및 배치, 수율에 따라 적절한 컷팅기(200)를 도입하여 사용할 수 있으며, 절단하고자 하는 접착필름(10)의 형태에 따라 컷팅기(200)가 형성되어 소정 형상으로 접착필름(10)이 절단되게 된다.
상기 컷팅기(200)에 의해 상기 접착필름(10)은 상기 2차보호필름(13)과 임시접착제필름(11)만을 절단시키는 2-레이어 절단, 또는 상기 1차보호필름(12), 임시접착제필름(11) 및 2차보호필름(13)을 절단시키는 3-레이어 절단으로 구현될 수 있다.
상기 2-레이어 절단이 이루어지는 경우에는 상기 점착척(300)에 소정 형상으로 절단된 접착필름(10)이 점착된 후 점착척(300)을 상측으로 이동시키는 순간 상기 접착필름(10) 하부의 1차보호필름(12)이 필링되게 되며, 3-레이어 절단이 이루어지는 경우에는 상기 점착척(300)에 소정 형상으로 절단된 접착필름(10) 전체가 점착된 후, 점착척(300)을 상측으로 이동시키거나 특정 위치로 이동시켜 필링기가 제공되도록 하여 상기 접착필름(10) 하부의 1차보호필름(12)이 필링되도록 한다.
여기에서, 상기 2레이어 절단의 경우에는 1차보호필름(12)은 절단되지 않고 2차보호필름(13)과 임시접착제필름(11)만 필링된 채 수거롤러에 의해 제거되게 되는데, 이에 의해 장력을 일정하게 유지할 수 있도록 하면서, 절단 정밀도를 유지하고, 절단 피치 간격의 축소로 접착필름(10)의 낭비를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
이러한 접착필름(10)의 절단은 상기 컷팅기(200)에 의해 상기 접착필름(10)이 원형으로 절단되는 것이 바람직하다.
이와 같이 접착필름(10)을 원형으로 절단함으로써, 점착척(300) 작동을 위한 로봇암(310)의 핸들링이 용이하며, 접착필름(10)의 절단과 거의 동시에 점착척(300)을 이용하여 접착필름(10)의 이송이 이루어지면서 라미네이터로 투입되어 공정 시간이 획기적으로 단축되며, 접착필름(10)의 장력이 일정하게 유지되어 캐리어웨이퍼(20)와의 얼라인이 용이하면서 라미네이팅 품질을 더욱 향상시키게 되는 것이다.
그리고, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 소정의 형상으로 절단된 접착필름(10)을 점착척(300) 하부에 점착시키고, 상기 접착필름(10) 하부에 형성된 1차보호필름(12)을 필링하는 1차보호필름(12) 필링단계가 이루어지게 된다.
상기 컷팅기(200)에 의해 접착필름(10)이 소정의 형상으로 절단되면, 상기 점착척(300)을 상기 소정의 형상으로 절단된 접착필름(10) 상측으로 이동시킨 후 하강시켜 상기 점착척(300) 하부에 상기 소정의 형상으로 절단된 접착필름(10)을 점착시키고, 상기 점착척(300)을 상승시켜 다음 공정인 1차보호필름(12) 필링 공정이 이루어지게 된다.
여기에서, 상술한 바와 같이, 상기 2-레이어 절단이 이루어지는 경우에는 상기 점착척(300)에 소정 형상으로 절단된 접착필름(10)이 점착된 후 점착척(300)을 상측으로 이동시키는 순간 상기 접착필름(10) 하부의 1차보호필름(12)이 필링되게 되며, 3-레이어 절단이 이루어지는 경우에는 상기 점착척(300)에 소정 형상으로 절단된 접착필름(10) 전체가 점착된 후, 점착척(300)을 상측으로 이동시키거나 특정 위치로 이동시켜 필링기가 제공되도록 하여 상기 접착필름(10) 하부의 1차보호필름(12)이 필링되도록 한다.
즉, 접착필름(10)의 절단시 2-레이어 절단은 1-레이어를 분리한 것으로서, 절단 후 2-레이어를 점착척(300)에 의해 운반함과 동시에 1-레이어가 분리되도록 한 것이며, 3-레이어의 동시에 절단은 접착필름(10) 와인딩 길이를 최소화(장비 소형, 필름 절약)한 것으로서, 점착척(300)에 의한 1차보호필름(12)을 분리하고, 이를 캐리어웨이퍼(20)에 부착한 후, 진공 라미네이팅 후 최종적으로 2차보호필름(13)을 분리하게 된다.
상기 필링기는 점착성 고무와 상기 점착성 고무가 부착된 클램프가 형성된 접착롤러에 의해 구현될 수 있으며, 1차적으로 1차보호필름(12) 및 2차보호필름(13)의 필링은 상기 점착성 고무에 의해 점착된 후, 클램프를 이용하여 임시접착제필름(11)으로부터 보호필름을 필링하게 된다.
이러한 본 발명에 따른 접착롤러에 의한 필링은, 필링을 위한 접착테이프 등의 사용과는 달리 파티클 발생에 따른 보이드 발생을 최소화할 수 있고, 접착테이프 구비를 위한 유지관리비가 절감되며, 생산효율을 향상시켜 쓰루풋을 증가시키게 된다.
이러한 상기 접착롤러는 상기 1차보호필름(12)에 접착되어 상기 1차보호필름(12)을 일방향으로 필링하여 제거하는 것으로서, 상기 접착필름(10) 및 1차보호필름(12) 하측에서 구현되어 파티클에 의한 영향을 최소화하시켜 보이드 발생을 억제하여 라미네이팅 품질을 더욱 향상시키도록 하면서, 공정 시스템의 효율적인 공간 활용을 도모하여 소형 시스템의 구현이 가능하도록 한 것이다.
또한, 상기 점착척(300)은 로봇암(robot arm)(310)과 링크(link) 또는 언링크(unlink)되며, 플립(flip)으로 회전하면서 작동되어 상기 접착필름(10)을 좁은 공간 내에서 특정 위치로 용이하게 이송시키도록 한다.
즉, 플립 로봇암(310)과 점착척(300)이 링크 또는 언링크되면서 상기 점착척(300)을 특정 위치로 이동시키게 되는데, 점착척(300)에 링크된 로봇암(310)에 의해 상기 소정의 형상으로 절단된 접착필름(10) 상측으로 점착척(300)을 이동시킨 후, 링크된 상태로 상기 점착척(300)을 특정 위치로 이동시킨 후, 로봇암(310)은 상기 점착척(300)으로부터 언링크되거나, 상기 점착척(300)은 링크된 상태로 계속적으로 작동될 수도 있다.
이러한 상기 소정 형상의 접착필름(10)의 점착척(300)에 의한 운반은 복수회 이루어질 수 있도록, 상기 점착척(300)에 점착된 접착필름(10)의 점착 및 분리가 용이하도록 형성되게 된다.
이를 위해 상기 점착척(300)은 상하로 관통하는 복수개의 핀홀(pin hole)(330) 등이 형성될 수 있으며, 내구성은 유지하면서 가볍고, 상기 접착필름(10)의 점착은 잘되도록 하면서 상기 점착척(300)으로부터 접착필름(10)의 분리를 위한 핀작업(도 10)을 수행할 수 있도록 방사형 격자 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 점착척(300)은 일반적으로 금속 가공물로 형성되며, 그 하부에는 부타디엔 점착부(320)가 더 구비될 수 있다. 상기 부타디엔 점착부(320)는 접착필름(10)을 여러 번 점착하고 분리하여도 점착력에 영향을 미치지 않는 것으로서, 상기 점착척(300) 하부에 코팅되어 형성된다.
또한, 상기 점착척(300)은 상부에 진공점착을 위한 상부척(340)이 더 형성될 수 있다.
즉, 상기 점착척(300)은 부타디엔 점착부(320)에 의해 접착필름(10)을 점착할 수도 있으나, 상기 점착척(300)에 의한 진공점착에 의해서도 상기 접착필름(10)을 점착할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 점착척(300)을 이용함으로써, 접착필름(10)의 공급 및 절단 경로가 짧아 장비의 소형화 및 단순화시켜 공정비용이 절감되며, 접착필름(10)의 낭비를 최소화하여 생산비용을 절감시키게 된다.
이렇게 상기 점착척(300) 하부에 상기 소정의 형상으로 절단된 접착필름(10)을 점착하고, 상기 접착필름(10) 하부에 형성된 1차보호필름(12)을 필링하게 된다.
그리고, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 1차보호필름(12)이 필링된 접착필름(10)은 상기 점착척(300)에 의해 진공 라미네이터(400)로 이송되어 캐리어웨이퍼(20) 상부에 안착된 후, 상기 점착척(300)은 상기 접착필름(10)으로부터 분리부(500)에 의해 분리되게 된다.
상술한 바와 같이, 상기 점착척(300)으로부터 상기 접착필름(10)의 분리를 위한 분리부(500)는 진공 점착이 이루어진 경우에는 진공 상태를 해제하는 수단이거나, 상기 점착척(300)의 핀홀(330)을 통해 핀을 투입하여 접착필름(10)을 하측으로 가압하여 점착척(300)으로부터 접착필름(10)을 분리하게 된다.
상기 점착척(300)으로부터 접착필름(10)의 분리가 완료되게 되면, 상기 점착척(300)은 진공 라미네이팅 공정에 방해되지 않도록 다른 위치로 이동되거나, 다음 라미네이팅 공정을 위해 상기 소정의 형상으로 절단된 접착필름(10)을 다시 점착시키기 위해 이동되게 된다.
그리고, 상기 캐리어웨이퍼(20) 상부에 안착된 접착필름(10)과 캐리어웨이퍼(20)를 라미네이팅시키는 진공 라미네이팅 공정이 이루어지게 된다.
즉, 하부에서는 캐리어웨이퍼(20)를 로딩(하부 진공척)하고, 상기 캐리어웨이퍼(20) 상부에서 점착척(300)을 로딩하여 접착필름(10)을 상기 캐리어웨이퍼(20) 상에 안착시킨 후, 상기 점착척(300)을 분리하여, 상기 접착필름(10)과 캐리어웨이퍼(20)를 가압하면서 라미네이팅한다.
이와 같이, 본 발명은 진공상태에서 접착필름(10) 및 캐리어웨이퍼(20)의 라미네이팅이 이루어지게 되므로, 먼지 및 파티클 발생을 최소화하여 고품질의 라미네이팅의 구현이 가능하도록 한 것이다.
상기 진공 라미네이팅 공정은 상기 캐리어웨이퍼(20) 상부에 안착된 접착필름(10)과 캐리어웨이퍼(20)를 프레스를 통해 균일가압하거나 롤러를 통해 균일가압하여 보이드가 없는 고품질의 라미네이팅이 이루어지도록 한다.
그리고, 진공 라미네이팅 공정이 완료되게 되면, 상기 접착필름(10) 상부에 형성된 2차보호필름(13)을 필링함으로써, 캐리어웨이퍼(20) 상에 상기 접착필름(10)에서 보호필름이 모두 필링된 임시접착제필름(11)이 라미네이팅되어 형성되게 된다.
상기 2차보호필름(13)의 필링은 상기 1차보호필름(12)의 필름과 동일한 방법으로 이루어지게 되며, 상기 진공 라미네이팅 공정 시 하부 진공척에 의해 임시접착제필름(11)이 라미네이팅된 캐리어웨이퍼(20)를 회전시켜(뒤집어), 상기 2차보호필름(13)의 필링이 상기 캐리어웨이퍼(20) 및 임시접착체필름 하측에서 이루어지도록 한다.
이는 접착롤러에 의한 접착필름(10)의 필링이 접착필름(10)의 하측에서 이루어지도록 하여, 파티클 발생을 최소화시켜 보이드 발생을 억제하여 라미네이팅 품질을 더욱 향상시키기 위한 것이다.
이러한 TSV 공정에 있어서, 캐리어웨이퍼와 임시접착제필름의 진공 라미네이팅이 완료되게 되면, 상기 캐리어웨이퍼는 하부 진공척에 의해 본딩모듈 내부에 투입되게 되며, 하측에서 로딩된 디바이스웨이퍼와 상측에서 로딩된 캐리어웨이퍼는 상기 임시접착제필름에 의해 본딩되게 된다.
이러한 본딩 공정 또한 진공 상태에서 이루어질 수 있어, 다비이스웨이퍼의 박화 공정이 고품질로 구현되도록 한다.
10 : 접착필름 11 : 임시접착제필름
12 : 1차보호필름 13 : 2차보호필름
20 : 캐리어웨이퍼 100 : 이송롤러
200 : 컷팅기 300 : 점착척
310 : 로봇암 320 : 부타디엔 점착부
330 : 핀홀 340 : 상부척
400 : 진공 라미네이터 500 : 분리부
600 : 트랜스퍼 모듈 610 : 제1로봇암
700 : EFEM 모듈 710 : EFEM 로봇암
800 : 진공 라미네이팅 모듈 900 : 본딩모듈
1000 : 버퍼모듈 1100 : 진공모듈
1110 : 제2로봇암 1200 : 필링모듈
1300 : 컷팅모듈

Claims (9)

  1. TSV 공정용 본딩 시스템에 있어서,
    내부에 제1로봇암이 구현되는 트랜스퍼 모듈(Transfer Module);
    상기 트랜스퍼 모듈 일측에 형성되며, EFEM(Equipment Front End Module) 로봇암에 의해 캐리어웨이퍼 및 디바이스웨이퍼를 이송시키는 EFEM(Equipment Front End Module);
    상기 트랜스퍼 모듈의 타측에 형성되며, 상기 제1로봇암에 의해 캐리어웨이퍼가 이송되어 진공 상태에서 접착필름과 캐리어웨이퍼를 라미네이팅시키는 진공 라미네이팅 모듈; 및
    상기 트랜스퍼 모듈의 다른 타측에 형성되며, 상기 제1로봇암에 의해 디바이스웨이퍼 및 접착필름과 라미네이팅된 캐리어웨이퍼가 이송되어 상기 디바이스웨이퍼 및 캐리어웨이퍼를 본딩시키는 본딩모듈;을 포함하여 이루어지며,
    상기 트랜스퍼 모듈 또 다른 타측에는 상기 진공 라미네이팅을 위한 접착필름의 컷팅과 필링을 위한 컷팅모듈 및 필링모듈이 형성되며, 컷팅 및 필링된 접착필름은 상기 제1로봇암 또는 제2로봇암에 의해 상기 진공 라미네이팅 모듈에 운반되도록 형성되고,
    상기 컷팅 및 필링된 접착필름은 상기 제1로봇암 또는 제2로봇암에 의해 링크(link) 또는 언링크(unlink)되는 점착척에 의해 운반되도록 형성되되,
    상기 점착척은 상하로 관통하는 방사형 격자 형태의 핀홀이 형성되고, 하부에 부타디엔 점착부가 구비되고, 상부에 진공점착을 위한 상부척이 더 형성된 것을 특징으로 하는 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 본딩모듈은,
    진공 상태에서 구현되는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 진공 라미네이팅 모듈 또는 상기 본딩모듈에 제1로봇암에 의한 캐리어웨이퍼 또는 디바이스웨이퍼의 이송시 버퍼모듈을 통과하도록 형성된 것을 특징으로 하는 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 진공 라미네이팅 모듈 및 상기 본딩모듈 사이에 진공모듈이 구비되며, 상기 진공모듈 내부에는 제2로봇암이 구현되어, 상기 진공 라미네이팅 모듈 또는 상기 본딩모듈에 캐리어웨이퍼 또는 디바이스웨이퍼를 이송시키는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 진공모듈과 상기 트랜스퍼 모듈 사이에는 버퍼모듈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 상기 진공 라미네이팅 모듈 또는 본딩모듈은 복수개로 구현되는 것을 특징으로 하는 진공 라미네이팅을 이용한 본딩 시스템.
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